山区公路半填半挖路基稳定性分析方法

摘要

在山区公路修筑中，公路建设场地类型的确定和路基形式是首先需要确定的课题。公路建设场地类型决定于自然地理条件和岩层的地质条件，表征这些条件的基本参数存在很大的模糊性和不确定性。在研究中将模糊数学引入，将最模糊、最清晰定义，及“宽域”和“窄域”四者相结合，提出了建立隶属函数的原则，研究了在该原则指导下构造隶属函数的过程和具体实施方法，解决了模糊分析结论不惟一的难题。以正态函数为基础，利用该方法确定了5个岩层地质力学参数、3个区域自然地理条件参数的模糊隶属函数形式，形成了山区公路建设场地分类的模糊分类系统和方法。半挖半填路基是山区公路一种常见的修筑方式，其稳定性的好坏决定于挖填交接面的形式及交接面的物理力学性质。针对这一问题，首先从不同的角度将交接面分为高陡交接面、普通岩土质交接面、软岩及不良地质交接面、特殊土地质交接面和非规则形状交接面等5类，并初步研究了各类交接面的性质。然后分析了公路路基设计规范推荐的关于半挖半填路基稳定分析方法一不平衡推力法的缺陷，研究了通过中点变坡增加滑面分条、减少滑面之间倾角差的改进方法，使不平衡推力法的计算结果得到改善。采用改进的不平衡推力法，分别以怀新高速公路半填半挖路基标准断面和邵怀高速公路溆浦连接线为例，分析了路基填料力学参数、交接面力学参数、地基力学参数、填土高度、填土路面宽度、交接面长度、地基倾角对填土路基边坡稳定系数的影响趋势。最后对邵怀高速公路溆浦连接线第一至第三合同段的岩层地质条件和自然地理条件进行了调查和资料收集，采用山区公路建设场地分类系统对其进行了分类，同时利用改进的不平衡推力分析方法，对有关地段的半挖半填路基的稳定性进行了分析，提出了初步的工程建议，对该工程建设提供了有益的参考。

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第1章绪论

1.1概述

1.2半填半挖路基国内外研究概况

1.3山区公路建筑条件及交接面稳定性分析方法概述

1.3.1山区公路建筑条件分类

1.3.2交接面稳定性分析方法

1.4本文主要研究工作

第2章山区公路建筑条件模糊分类方法

2.1工程地质因素的模糊性

2.2隶属度分析的常用函数形式

2.2.1态型函数

2.2.2梯形函数

2.2.3岭形函数

2.2.4三角模糊数隶属函数

2.2.5其它函数形式

2.2.6离散指标隶属函数

2.3隶属函数构造方法

2.4隶属函数的等效性

2.4.1岩体稳定性模糊分类原则

2.4.2不同隶属函数的隶属度及其分类结果

2.5山区公路建设场地各类因素模糊描述

2.5.1浅层岩溶

2.5.2山地类型

2.5.3坡地特征

2.6山区公路建设场地类型模糊分类系统

2.7各类地质条件的力学参数

第3章填方路堤交接面稳定性分析方法

3.1引言

3.2典型条分模式分析方法

3.2.1瑞典条分法

3.2.2毕肖普法

3.2.3简布法

3.2.4斯宾赛法

3.3不平衡推力方法及其改进

3.3.1不平衡推力法的基本原理

3.3.2不平衡推力法的误差

3.3.3不平衡推力法算法改进

3.3.4计算结果比较

第4章交接面类型及其参数对稳定性系数的影响

4.1高陡交接面

4.2普通岩土质交接面

4.2.1岩质交接面

4.2.2土质交接面

4.3软岩及不良土质交接面

4.3.1膨胀性

4.3.2崩解性

4.3.3流变性

4.3.4易挠动性

4.4特殊土地质交接面

4.5其他分类

4.6交接面参数对稳定性影响

4.6.1概述

4.6.2力学参数对稳定性系数的影响

4.6.3几何参数对稳定性系数的影响

第5章邵怀高速公路溆浦连接线场地分类及稳定性分析

5.1溆浦连接线概况

5.2研究区域的工程地质及自然地理条件

5.2.1区域工程地质条件和自然地理条件

5.2.2不良条件区域

5.3第一勘察设计合同段公路建筑条件分类

5.3.1第一施工合同段分类结果

5.3.2第二施工合同段分类结果

5.3.3第三施工合同段分类

5.4有关断面的稳定性计算及建议

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文